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电连接方法无效专利 发明

技术内容

本发明涉及一种形成电连接的方法,尤其涉及一种形成在宽广温度 范围内具有良好的完整性和稳定性的电连接的方法。形成电连接的各种 方法已知有钎焊,熔焊或应用导电性环氧树脂粘结剂。 然而,在形成终端和终端衬垫之间的适宜的高完整性电连接中存在 一些问题,该终端衬垫附着在像金属、钢或陶瓷这样的基片上,或者附 着在包括一种或多种金属、钢或陶瓷组分或合金的基片上。大多数用于 附着终端的常规方法和材料有一个上限温度,超过该极限,最初的性能 便不能长久保持,以致如此形成的电连接不能在宽广的温度范围内维持 其附接的完整性。 所有已知先有技术中,将终端附接在印制在基片上的终端衬垫上的 方法给出特别在其接近上限操作温度时具有有限的完整性的电连接。 这样已知的方法包括: i)焊料,直到高达200℃时是有效的,在任何情况下都费时间 ii)应用载有银的环氧树脂,直到高达250℃时是有效的,但却昂贵 和费时间 iii)应用载有玻璃的环氧树脂,可扩展温度范围高达400℃,但却很 昂贵和费时间 iv)弹簧加载的触点,在直到300℃都为最有效,很复杂,费时间, 并且有一个有限的操作期限;另外,完整性随时间而减小 v)常规的熔焊方法例如电弧焊或气焊,但这些方法不适用于陶瓷或 以陶瓷为基础或有涂层的基片上的终端衬垫。 本发明考虑这些问题。 按照本发明,这里提供一种将第一终端固定到陶瓷或金属基片上的 第二终端或终端衬垫上的方法,包括将第一终端固定在第二终端或终端 衬垫上,并且对终端和终端衬垫  应用高频摩擦作用使所述终端和终端 衬垫连接在一起。 以同时应用压力和高频摩擦作用的方法连接例如铜、银或它们的合 金制成的终端和终端衬垫是一种已知的技术。然而,此技术至今尚未应 用到终端与在高温下应用的陶瓷或金属基片上的终端衬垫的连接。 应用本发明的方法,可以形成一个电连接,它能将电流通到应用厚 膜技术沉积在金属和/或陶瓷基片上的加热元件。 本发明的方法可用于例如加热元件的终端衬垫的连接,该终端衬垫 印制在陶瓷/金属基片上。由此形成的电连接已经显示,在象室温这样 的低温和700℃以上的高温下均有令人满意的效果。更进一步的完整性 和可靠性可以由对同一终端衬垫同时制作多重触点来实现。从统计来 看,这增加了机械和电安全性,防止因任何理由而出现连接终端松动或 脱开的可能性。 最好高频摩擦作用是以超声波的方法实现的。已经发现,用本发明 的方法形成的电连接在宽广的温度范围内具有良好的机械和电完整 性。 本发明可用于各种组合和结构的电终端的接附,使各种不同材料和 /或结构的终端或终端衬垫附着在包括金属、钢和/或陶瓷的基片上。 终端之一可包括一个电热元件或者装在金属或钢基片上的其它有 关的无源或有源构件。该方法提供良好的能适应低温和高温的机械和电 接附,并且有利地是终端装置有足够的几何尺寸以便输送所要求的电 流。 第一终端和第二终端或终端衬垫可以是基本相同的材料或者是不 相同的材料。 由本发明形成的电连接最好是能容许达到或者在接近连接材料的 熔点温度范围内。 本方法应用于终端的压力要考虑终端衬垫厚度和所应用的终端衬 垫材料、连接材料的材料组成和/或实际连接的截面面积。一般,对一 些像合金这样的材料,压力范围可以是170千牛顿至240千牛顿每平方 米。 一般,连接终端的厚度最好完全等于终端衬垫的厚度。摩擦频率最 好在20千赫至40千赫范围内。能保持连接完整性的上下最大温度极限 是700℃和-80℃。不言自明,本发明的方法不限于制造有这些上下 限的连接。终端衬垫材料可以是单种成分或者是像银、银钯合金、镍、 铂、铜等多种成分的组合。连接材料可以是一种成分或者是由下列的或 专有的材料组合的,如铜、银、铝铜/镍合金等。 本发明也提供一种由如上述确定的本发明的方法形成的电连接。 如果需要,最好是金属或陶瓷的、比终端和基片软的插接件可以设 置在终端和基片之间。 对于所有其它先有技术,接附方法均没有保护环绕终端衬垫的连接 区域的手段。对于本发明,由于接附容许高温,所以能够用像玻璃或陶 瓷这样的材料覆盖终端区域,这样便提供电绝缘和机械强度。 现在,以举例的方式参照附图来说明本发明的一个具体实施例,其 中: 图1是一个烘炉板的简图;和 图2是图1中烘炉板的终端衬垫的放大截面图。 参照附图,一个陶瓷条3印制在钢基片上,图1中仅表示条3的一 部分。加热器条5印制在陶瓷条3上。如所表示,加热器条比陶瓷条较 狭窄。为了保护使用者和加热器条,如果在加热器条和外界环境之间需 要电绝缘,陶瓷条3才是必须的。加热器条在终端衬垫1终止,以便应 用压力以及最好为20到40千赫的超声波焊接使终端4与终端衬垫1连 接。如果需要,终端可以用陶瓷外皮来保护。如果需要,在基片上也可 以和加热器包括一个温度传感器。为了获得由传感器提供的数据,该传 感器装有终端衬垫,以便能按照本发明的方法连接。 本发明的方法能在大约5秒钟内对基片上终端或终端衬垫提供一个 电连接,并且在许多情况下时间会更短。这表明比先有技术中的电连接 方法大大节省时间。另外,用钎焊连接比本发明的方法要求更大的功 率,并且对工具以及消耗品的贮备将要求更高的投资。 可以理解,本发明不受上述特定实施说明的限制,可以进行多种改 变和改进。